JP2024036831A - Vehicle cooling system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車室内空調用の冷媒を用いてバッテリを冷却する車両用冷却システムに関する。 The present invention relates to a vehicle cooling system that cools a battery using a refrigerant for air conditioning inside a vehicle.
車両用冷却システムでは、車室内空調用の冷媒を用いてバッテリを冷却する場合がある。当該車両用冷却システムには、車室内へ送風する空気を冷却するエバポレータと、バッテリを冷却する冷却水を冷却するチラーとが並列に設けられる。例えば、特許文献1に開示される車両用冷却システムでは、冷房負荷が高い等の理由で車室内空調が優先された場合には、チラーへの冷媒循環を停止してバッテリ冷却を休止している。 In a vehicle cooling system, a battery may be cooled using a refrigerant for air conditioning inside a vehicle. The vehicle cooling system is provided in parallel with an evaporator that cools air blown into the vehicle interior and a chiller that cools cooling water that cools the battery. For example, in the vehicle cooling system disclosed in Patent Document 1, if priority is given to air conditioning inside the vehicle due to a high cooling load, etc., refrigerant circulation to the chiller is stopped and battery cooling is suspended. .
しかし、上述した車両用冷却システムが例えばPHEV(Plug-in Hybrid Electric Vehicle)に搭載されている場合には、バッテリ冷却を休止している間にEVモード(バッテリからの電力によってモータのみで走行するモード)で走行する場合には、走行中にバッテリ温度が上昇し、EV走行を維持できずにエンジンを作動させてしまう場合もある。 However, if the above-mentioned vehicle cooling system is installed in a PHEV (Plug-in Hybrid Electric Vehicle), for example, the vehicle enters EV mode (driving only with the motor powered by battery power) while battery cooling is suspended. mode), the battery temperature may rise during driving, making it impossible to maintain EV driving and causing the engine to operate.
そこで、本発明は、車室内空調が優先されてバッテリ冷却が休止中であってもEV走行を維持することができる車両用冷却システムを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a cooling system for a vehicle that can maintain EV driving even when battery cooling is suspended with priority given to vehicle interior air conditioning.
本発明に係る車両用冷却システムは、車室内空調用の冷媒を用いてバッテリを冷却する車両用冷却システムであって、車室内へ送風する空気を冷却するエバポレータと、バッテリを冷却する冷却水回路と熱交換するチラーと、が並列に設けられた冷凍サイクル回路を有し、冷却水回路は、チラーと、バッテリを冷却する回路と、車載ユニットを冷却する回路と、循環する冷却水から放熱するラジエータと、が並列に設けられ、冷凍サイクル回路においてエバポレータのみに冷媒を循環させており、バッテリの温度が所定バッテリ温度以上であって、冷却水回路の冷却水温度が所定冷却水温度以下の場合には、冷却水回路においてバッテリを冷却する回路およびラジエータのみに冷却水を循環させることを特徴とする。 The vehicle cooling system according to the present invention is a vehicle cooling system that cools a battery using a refrigerant for vehicle interior air conditioning, and includes an evaporator that cools air blown into the vehicle interior, and a cooling water circuit that cools the battery. The cooling water circuit includes a chiller, a circuit that cools the battery, a circuit that cools the in-vehicle unit, and a cooling water circuit that radiates heat from the circulating cooling water. When the radiator and the radiator are installed in parallel, and the refrigerant is circulated only to the evaporator in the refrigeration cycle circuit, the battery temperature is above the predetermined battery temperature, and the cooling water temperature in the cooling water circuit is below the predetermined cooling water temperature. The cooling water circuit is characterized in that the cooling water is circulated only through the circuit that cools the battery and the radiator.
本発明の車両用冷却システムによれば、車室内空調が優先されてバッテリ冷却が休止中であってもEV走行を維持することができる。 According to the vehicle cooling system of the present invention, EV driving can be maintained even when the vehicle interior air conditioning is prioritized and battery cooling is suspended.
以下、本発明の実施形態の一例について詳細に説明する。以下の説明において、具体的な形状、材料、方向、数値等は、本発明の理解を容易にするための例示であって、用途、目的、仕様等に合わせて適宜変更することができる。 Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described in detail. In the following description, specific shapes, materials, directions, numerical values, etc. are illustrative to facilitate understanding of the present invention, and can be changed as appropriate depending on the use, purpose, specifications, etc.
車両用冷却システムとしての冷却システム10は、車室内空調用の冷媒を用いてバッテリ11を冷却している。冷却システム10によれば、詳細は後述するが、車室内空調が優先されてバッテリ11の冷却が休止中であってもEV走行を維持することができる。
A
<車両>
本実施形態の冷却システム10は、車両としてのPHEV(図示なし)に搭載されている。PHEVは、ガソリンエンジンおよびモータを駆動して走行するHEV(Hybrid Electric Vehicle)のバッテリ11に外部の給電設備から充電できる車両である。ただし、本実施形態の冷却システム10は、HEVに搭載されていてもよい。
<Vehicle>
The
<冷却システム>
図1および図2を用いて、冷却システム10について説明する。
<Cooling system>
The
図1に示すように、冷却システム10は、車室内へ送風する空気を冷却すると共にバッテリ11を冷却する冷凍サイクル回路20と、冷凍サイクル回路20のチラー25によって吸熱される冷却水回路としての低温側冷却水回路30と、冷凍サイクル回路20の水冷コンデンサ22によって加熱される高温側冷却水回路40と、冷凍サイクル回路20、低温側冷却水回路30および高温側冷却水回路40の各機器を制御する冷却用ECU(Electronic Control Unit)50とを有している。
As shown in FIG. 1, the
バッテリ11には、バッテリ11の温度を検出するバッテリ温度センサ61が設けられている。
The battery 11 is provided with a
冷凍サイクル回路20は、冷媒を圧縮する圧縮機21と、高温側冷却水回路40を循環する冷却水を加熱(排熱)する水冷コンデンサ22と、車室内へ送風する空気を冷却するエバポレータ23と、エバポレータ23への冷媒循環量を調整するエバポレータ側膨張弁24と、低温側冷却水回路30を循環する冷却水から吸熱するチラー25と、チラー25への冷媒循環量を調整するチラー側膨張弁26とを有している。冷凍サイクル回路20では、エバポレータ23とチラー25とが並列に接続されている。
The
冷却水回路としての低温側冷却水回路30は、第1低温側ウォーターポンプ31および第2低温側ウォーターポンプ32によって低温側冷却水を循環させる回路である。低温側冷却水回路30は、上述したチラー25と、バッテリ11を冷却するバッテリ冷却器33と、PCU(Power Control Unit)12を冷却するユニット冷却器34と、低温側冷却水を空気中に放熱する低温側ラジエータ35と、詳細は後述する流量調整弁36とを有している。チラー25、バッテリ冷却器33、ユニット冷却器34および低温側ラジエータ35は、それぞれ並列に接続されている。第1低温側ウォーターポンプ31は、低温側ラジエータ35の下流側に設けられ、第2低温側ウォーターポンプ32は、チラー25の下流側に設けられている。
The low temperature side
流量調整弁36は、チラー25、バッテリ冷却器33、ユニット冷却器34および低温側ラジエータ35へ向かうそれぞれの回路が接続され、少なくともチラー25とバッテリ冷却器33とを連通させる状態、バッテリ冷却器33と低温側ラジエータ35とを連通させる状態、ユニット冷却器34と低温側ラジエータ35とを連通させる状態とを切り替えると共に、それぞれの状態において流量を調整することができる。
The flow
バッテリ冷却器33の上流側には、低温側冷却水の温度を検出する低温側冷却水温度センサ62が設けられている。
A low temperature side cooling
高温側冷却水回路40は、高温側ウォーターポンプ41によって高温側冷却水を循環させる回路であって、上述した水冷コンデンサ22と、高温側冷却水を空気中に放熱する高温側ラジエータ42とを有している。
The high temperature side
冷却用ECU50は、上述したように冷凍サイクル回路20、低温側冷却水回路30および高温側冷却水回路40の各機器を制御する。冷却用ECU50は、冷却システム10において詳細は後述するバッテリ冷却制御を実行する。冷却用ECU50は、内部に情報処理を行うプロセッサ51と、プロセッサ51が実行するソフトウェア、プログラムまたはデータを格納するメモリ52とを有するコンピュータである。
As described above, the
冷却用ECU50は、圧縮機21と、エバポレータ側膨張弁24と、チラー側膨張弁26と、第1低温側ウォーターポンプ31と、第2低温側ウォーターポンプ32と、流量調整弁36と、高温側ウォーターポンプ41と、バッテリ温度センサ61と、低温側冷却水温度センサ62とに接続されている。
The cooling ECU 50 includes a
図2に示すように、冷却用ECU50は、それぞれ詳細は後述する、空調優先部53と、バッテリ温度判定部54と、低温側冷却水温度判定部55と、バッテリ冷却部56とを有している。空調優先部53、バッテリ温度判定部54、低温側冷却水温度判定部55およびバッテリ冷却部56は、プロセッサ51がメモリ52に格納されたプログラムを実行することにより実現される。
As shown in FIG. 2, the
空調優先部53は、冷房負荷が高いと判断した場合には、バッテリ11の冷却を休止して、車室内空調を優先する。より具体的には、冷凍サイクル回路20においてチラー側膨張弁26を閉じると共にエバポレータ側膨張弁24を調整して、チラー25へ冷媒を循環させることなくエバポレータ23のみに冷媒を循環させる。
When the air
冷房負荷が高いと判断する条件として、例えば外気温度センサ(図示なし)によって検出される外気温度が所定外気温度以上である、車室内温度センサ(図示なし)によって検出される車室内温度が所定車室内温度以上である、エバポレータ温度センサ(図示なし)によって検出されるエバポレータ温度が所定エバポレータ温度以上であること等が好ましい。 Conditions for determining that the cooling load is high include, for example, when the outside air temperature detected by an outside air temperature sensor (not shown) is equal to or higher than a predetermined outside air temperature, or when the inside temperature of the vehicle interior detected by an inside temperature sensor (not shown) is higher than a predetermined outside temperature. It is preferable that the evaporator temperature detected by an evaporator temperature sensor (not shown) is equal to or higher than the room temperature, and is equal to or higher than a predetermined evaporator temperature.
バッテリ温度判定部54は、バッテリ温度センサ61からバッテリ11のバッテリ温度を検出し、バッテリ温度が所定バッテリ温度以上であるかを判定する。
The battery
ここで、空調優先部53によって車室内空調が優先されてバッテリ11の冷却を休止している間に、EVモードで走行する場合には、走行中にバッテリ11の温度が上昇し、EV走行を維持できずにエンジンを作動させてしまう場合がある。そこで、低温側冷却水によってバッテリ11を冷却可能である場合には、低温側冷却水によってバッテリ11を冷却することによって、エンジンを作動させることなくEV走行を維持するようにする。
Here, when driving in the EV mode while the air
低温側冷却水温度判定部55は、低温側冷却水温度センサ62から低温側冷却水温度を検出し、低温側冷却水温度が所定冷却水温度以下であるかを判定する。
The low temperature side cooling water
バッテリ冷却部56は、空調優先部53によってバッテリ11の冷却を休止中に、バッテリ温度判定部54によってバッテリ温度が所定バッテリ温度以上であると判定された場合であって、低温側冷却水温度判定部55によって低温側冷却水温度が所定冷却水温度以下であると判定された場合には、冷凍サイクル回路20によってチラー25を介してバッテリ11の冷却を休止している場合であっても低温側冷却水によってバッテリ11を冷却可能であると判定して、低温側冷却水によってバッテリ11を冷却する。
When the battery
具体的には、バッテリ冷却部56は、低温側冷却水回路30において流量調整弁36によってバッテリ冷却器33と低温側ラジエータ35とを連通させる状態とし、バッテリ冷却器33および低温側ラジエータ35にのみ低温側冷却水を循環させることによって低温側冷却水によってバッテリ11を冷却する。
Specifically, the
バッテリ冷却部56によれば、冷房負荷が高く車室内空調が優先されてバッテリ冷却が休止中であってもEV走行を維持することができる。より詳細には、冷房負荷が高く車室内空調が優先されてバッテリ冷却を休止している間であっても、低温側冷却水によってバッテリ11を冷却可能である場合には、低温側冷却水によってバッテリ11を冷却することによって、エンジン作動させることなくEV走行を維持することができる。
According to the
<バッテリ冷却制御>
図3を用いて、バッテリ冷却制御の流れについて説明する。
<Battery cooling control>
The flow of battery cooling control will be explained using FIG. 3.
ステップS11において、空調優先部53によってバッテリ11の冷却を休止して車室内空調を優先しているかどうかを判定する。車室内空調を優先している場合には、ステップS12へ移行する。車室内空調を優先していない場合には、ステップS15へ移行する。
In step S11, the air
ステップS12において、バッテリ温度判定部54によってバッテリ温度が所定バッテリ温度以上であるかどうかを判定する。バッテリ温度が所定バッテリ温度以上である場合には、ステップS13へ移行する。バッテリ温度が所定バッテリ温度未満である場合には、ステップS15へ移行する。
In step S12, the battery
なお、ステップS12において、バッテリ温度判定部54は、バッテリ温度が所定バッテリ温度以上と判定する閾値と、バッテリ温度が所定バッテリ温度以上の状態から通常状態(バッテリ温度が所定バッテリ温度より小さくなった状態)に復帰する閾値とには、ヒステリシスを設けることが好ましい。
In addition, in step S12, the battery
ステップS13において、低温側冷却水温度判定部55によって低温側冷却水温度が所定冷却水温度以下であるかどうかを判定する。低温側冷却水温度が所定冷却水温度以下である場合には、ステップS14へ移行する。低温側冷却水温度が所定冷却水温度より高い場合には、ステップS15へ移行する。
In step S13, the low temperature side cooling water
なお、ステップS13において、低温側冷却水温度判定部55は、低温側冷却水温度が所定冷却水温度以下と判定する閾値と、低温側冷却水温度が所定冷却水温度以下の状態から通常状態(低温側冷却水温度が所定冷却水温度より大きくなった状態)に復帰する閾値とには、ヒステリシスを設けることが好ましい。
In addition, in step S13, the low temperature side cooling water
ステップS14において、バッテリ冷却部56によって、流量調整弁36によってバッテリ冷却器33と低温側ラジエータ35とを連通させる状態とし、低温側冷却水によってバッテリ11を冷却する。
In step S14, the
ステップS15において、流量調整弁36によってユニット冷却器34と低温側ラジエータ35とを連通させる状態とし、低温側冷却水によってPCU12を冷却する。
In step S15, the
なお、本発明は上述した実施形態およびその変形例に限定されるものではなく、本願の特許請求の範囲に記載された事項の範囲内において種々の変更や改良が可能であることは勿論である。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications thereof, and it goes without saying that various changes and improvements can be made within the scope of the claims of the present application. .
10 冷却システム(車両用冷却システム)、11 バッテリ、20 冷凍サイクル回路、21 圧縮機、22 水冷コンデンサ、23 エバポレータ、24 エバポレータ側膨張弁、25 チラー、26 チラー側膨張弁、30 低温側冷却水回路(冷却水回路)、31 第1低温側ウォーターポンプ、32 第2低温側ウォーターポンプ、33 バッテリ冷却器、34 ユニット冷却器、35 低温側ラジエータ、36 流量調整弁、40 高温側冷却水回路、41 高温側ウォーターポンプ、42 高温側ラジエータ、50 冷却用ECU、51 プロセッサ、52 メモリ、53 空調優先部、54 冷却水温度判定部、55 バッテリ温度判定部、56 バッテリ冷却部、61 バッテリ温度センサ、62 低温側冷却水温度センサ 10 cooling system (vehicle cooling system), 11 battery, 20 refrigeration cycle circuit, 21 compressor, 22 water-cooled condenser, 23 evaporator, 24 evaporator side expansion valve, 25 chiller, 26 chiller side expansion valve, 30 low temperature side cooling water circuit (cooling water circuit), 31 first low temperature side water pump, 32 second low temperature side water pump, 33 battery cooler, 34 unit cooler, 35 low temperature side radiator, 36 flow rate adjustment valve, 40 high temperature side cooling water circuit, 41 High temperature side water pump, 42 High temperature side radiator, 50 Cooling ECU, 51 Processor, 52 Memory, 53 Air conditioning priority section, 54 Cooling water temperature determination section, 55 Battery temperature determination section, 56 Battery cooling section, 61 Battery temperature sensor, 62 Low temperature side cooling water temperature sensor
Claims (1)
車室内へ送風する空気を冷却するエバポレータと、前記バッテリを冷却する冷却水回路と熱交換するチラーと、が並列に設けられた冷凍サイクル回路を有し、
前記冷却水回路は、前記チラーと、前記バッテリを冷却する回路と、車載ユニットを冷却する回路と、循環する冷却水から放熱するラジエータと、が並列に設けられ、
前記冷凍サイクル回路において前記エバポレータのみに冷媒を循環させており、前記バッテリの温度が所定バッテリ温度以上であって、前記冷却水回路の冷却水温度が所定冷却水温度以下の場合には、前記冷却水回路において前記バッテリを冷却する回路および前記ラジエータのみに冷却水を循環させる、
車両用冷却システム。
A vehicle cooling system that cools a battery using a refrigerant for vehicle interior air conditioning,
It has a refrigeration cycle circuit in which an evaporator that cools air blown into the vehicle interior and a chiller that exchanges heat with a cooling water circuit that cools the battery are installed in parallel,
The cooling water circuit includes the chiller, a circuit that cools the battery, a circuit that cools the in-vehicle unit, and a radiator that radiates heat from circulating cooling water, which are provided in parallel,
In the refrigeration cycle circuit, refrigerant is circulated only through the evaporator, and when the temperature of the battery is above a predetermined battery temperature and the cooling water temperature in the cooling water circuit is below a predetermined cooling water temperature, the cooling circulating cooling water only in the circuit that cools the battery and the radiator in the water circuit;
Vehicle cooling system.
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